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Explodierende Sterne schufen ein Loch, an dessen Rand neue Sterne entstehen
Kosmische Rückkopplung: Im Sternentstehungsgebiet N44 hat eine rund 210 mal 140 Lichtjahre große Superblase Gas aus ihrem Zentrum verdrängt. Hubble-Daten zeigen entlang ihrer Hülle zahlreiche junge Sternpopulationen. In einem besonders streng ausgewählten Katalog gelten rund 26.700 Objekte als sehr wahrscheinliche Vorhauptreihensterne.
Greenbelt (U.S.A.). N44 liegt in der Großen Magellanschen Wolke, einer Nachbargalaxie der Milchstraße in rund 160.000 Lichtjahren Entfernung. Schon frühere Hubble-Aufnahmen zeigten die auffällige Leere im Zentrum des Nebels. Eine neue großflächige Aufnahme verbindet diese Struktur nun mit dem umfangreichen Sternkatalog des Hubble-Programms MYSST.
Im Zentrum von N44 klafft eine etwa 210 mal 140 Lichtjahre große Superblase. Massereiche Sterne haben durch starke Sternwinde und frühere Supernova-Explosionen Gas aus diesem Bereich herausgedrängt. Wie groß der jeweilige Anteil dieser Prozesse an der Entstehung der Kaverne ist, bleibt jedoch nicht in allen Details geklärt. Das verdrängte Material sammelt sich in einer dichten Hülle, in der heute erneut Sterne entstehen.
Für das Projekt „Measuring Young Stars in Space and Time“ (MYSST) hat ein internationales Team mit Erstautor Victor F. Ksoll von der Universität Heidelberg N44 mit zwei Hubble-Instrumenten tief und hochaufgelöst kartiert. Der photometrische Katalog umfasst 461.684 Quellen. Die Beobachtungen reichen bei jungen, wenig verdeckten Sternen rechnerisch bis zu Massen von etwa 0,09 Sonnenmassen hinab.
Diese Tiefe ist wichtig, weil gerade massearme junge Sterne im hellen Gas und zwischen zahlreichen Vorder- und Hintergrundobjekten schwer zu erkennen sind. Zugleich sättigen in den Aufnahmen einige der allerhellsten Sterne, sodass der Katalog nicht jede massereiche Sonne der Region vollständig erfasst. Die Daten liefern deshalb vor allem einen außergewöhnlich detaillierten Blick auf die schwächeren Sternpopulationen von N44.
In einer zweiten Auswertung hat das Team die Sterne mithilfe zweier Verfahren des maschinellen Lernens in junge Vorhauptreihensterne und ältere oder fremde Objekte getrennt. Vorhauptreihensterne haben die stabile Wasserstofffusion in ihrem Kern noch nicht erreicht. Als besonders robuste Auswahl identifizierten die Forscher rund 26.700 Kandidaten mit einer Zuordnungswahrscheinlichkeit von mehr als 95 Prozent.
Ihre Verteilung ist nicht zufällig. Schon der erste Teil der Untersuchung zeigt mehrere junge Populationen entlang des gasreichen Randes der Superblase. Die zweite Analyse findet zudem zahlreiche räumliche Gruppen, die mit ionisierten Gasregionen zusammenfallen oder nahe an massereichen jungen Sternen liegen. Am westlichen Rand der Blase sitzt ein besonders aktives Gebiet mit mehr als 1.100 jungen Kandidaten auf einem effektiven Radius von rund 5,6 Parsec.
Das Muster passt zu einer Kettenreaktion der Sternentstehung. Massereiche Sterne räumen ihre Umgebung durch Strahlung, Winde und Explosionen teilweise leer. Gleichzeitig kann das nach außen gedrückte Gas an den Rändern verdichtet werden, sodass dort neue dichte Wolken und schließlich Sterne entstehen. Frühere Untersuchungen fanden zwischen Sternen im Inneren der Blase und Populationen an ihrem Rand einen Altersunterschied von etwa fünf Millionen Jahren.
Die Hubble-Daten belegen damit besonders klar, dass junge Sternpopulationen die Gashülle der Superblase nachzeichnen. Sie beweisen aber nicht für jeden einzelnen Stern, dass gerade die Expansion der Blase seine Geburt ausgelöst hat. Die räumliche Häufung, die Altersunterschiede und ein bekannter Supernova-Überrest in der Umgebung ergeben zusammen jedoch ein starkes Bild für wiederholte, durch stellare Rückkopplung beeinflusste Sternbildung.
N44 ist dafür besonders interessant, weil die Große Magellansche Wolke weniger schwere Elemente enthält als die Umgebung der Sonne. Solche metallärmeren Bedingungen waren im frühen Universum häufiger. Hubbles Empfindlichkeit macht es deshalb möglich, die Entstehung massearmer